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一種管式加熱爐低熱值燃料氣穩(wěn)定燃燒方法

文檔序號(hào):9247743閱讀:430來源:國知局
一種管式加熱爐低熱值燃料氣穩(wěn)定燃燒方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于管式加熱爐領(lǐng)域,尤其是涉及一種管式加熱爐低熱值燃料氣穩(wěn)定燃燒方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前,石油化工企業(yè)在油品及化工品生產(chǎn)過程中,產(chǎn)生多種大量低熱值副產(chǎn)氣體燃料,主要包括靈活焦化氣,脫附氣,各類煤氣等,都是清潔的燃料氣,但是熱值相對(duì)較低。根據(jù)發(fā)熱量氣體燃料可以分為三類:發(fā)熱量大于15107kJ/m3為高熱值燃料,發(fā)熱量在(6128?15107) kJ/Nm3為中熱值燃料,發(fā)熱量小于6128kJ/Nm3時(shí)為低熱值燃料。燃料的熱值越低,其燃燒越難控制組織。靈活焦化氣CO為20%左右,氫氣H2為15%左右,熱值僅為5000kJ/Nm3左右,屬于典型的低熱值燃料氣。
[0003]如果能將靈活焦化氣這類低熱值的燃料氣用于石油化工管式加熱爐,則可以省出高熱值利用價(jià)值高的煉廠氣,一方面可以綜合利用低熱值燃料氣,提高附產(chǎn)低熱值燃料氣工藝的總體收益,另一方面可以提高煉廠氣的綜合利用價(jià)值。
[0004]燃燒理論表明,可燃?xì)怏w的穩(wěn)定燃燒必須滿足三個(gè)條件:達(dá)到著火溫度、燃?xì)鉂舛仍谥饦O限內(nèi)、燃?xì)馀c空氣均勻混合。當(dāng)采用靈活焦化氣這類低熱值的燃料氣作為管式加熱爐燃料時(shí),存在的最為主要的問題:
[0005](I)熱值較低,含大量惰性氣體,著火困難,燃燒溫度達(dá)不到要求;
[0006](2)燃料量相對(duì)較大,燃燒不穩(wěn)定,不充分,不但造成大量能量浪費(fèi),而且污染環(huán)境。
[0007]改善燃?xì)庵鹛匦裕诶碚撋峡刹扇〉拇胧┯?提高火焰溫度;摻燒著火極限下限小的燃?xì)?,即高熱值的燃料氣;通過燃燒器制造局部高濃度高溫區(qū)域。
[0008]結(jié)合燃?xì)庵鹄碚?,針?duì)這類低熱值的燃料氣在石油化工企業(yè)的綜合利用,工程上出了很多工藝方法和設(shè)備,已有的主要有:借助雙燃料燃燒器,低熱值燃料氣摻燒高熱值的煉廠氣;預(yù)熱助燃空氣;改善燃燒器的局部高溫特性。
[0009]從全廠能量利用的角度,如果有大量低熱值難利用的燃料氣,首先應(yīng)該盡可能的利用低熱值難利用的燃料氣,盡可能少燒高熱值利用價(jià)值大的煉廠氣;單純預(yù)熱空氣時(shí),不可燃組分(N2和C02)較多,導(dǎo)致煙氣量較大,能量無效的來回傳遞循環(huán),直接導(dǎo)致能耗較大,預(yù)熱器較大,一次投資高,風(fēng)機(jī)運(yùn)行成本也高;大量的低熱值氣體燃燒時(shí),尤其是在大型管式加熱爐時(shí),簡單的改變?nèi)紵鹘Y(jié)構(gòu)提高局部高溫來穩(wěn)定火焰,難以有效保證。
[0010]從節(jié)能、投資和運(yùn)行成本上講,要實(shí)現(xiàn)管式加熱爐低熱值燃?xì)夥€(wěn)定燃燒的方法主要需要優(yōu)化管式加熱爐整個(gè)進(jìn)料工藝流程,從能量有效利用的角度綜合分析,本發(fā)明提出的低熱值燃料氣穩(wěn)定燃燒的方法主要是燃料氣預(yù)熱,預(yù)熱的途徑有多種組合,也可以與現(xiàn)有的技術(shù)方案組合使用,充分保證整個(gè)加熱爐低熱值燃料氣燃燒的穩(wěn)定性。對(duì)于通過預(yù)熱燃料氣及組合方案的方法來提高低熱值燃料氣穩(wěn)定燃燒的方法,目前在管式加熱爐領(lǐng)域尚未有文獻(xiàn)或?qū)@麍?bào)道,部分其他行業(yè)有應(yīng)用預(yù)混燃燒器燒低熱值燃料氣時(shí),空氣和燃料氣混合后通過蓄熱體或換熱器預(yù)熱再進(jìn)燃燒器,這種方法不適合管式加熱爐擴(kuò)散燃燒。
[0011]中國專利CN101852550A公開了一種管式工業(yè)加熱爐,具體地一種可以水煤漿、天然氣或燃油為燃料的立式多用途管式工業(yè)加熱爐,加熱爐采用圓形非等徑設(shè)計(jì),燃燒室直徑小于輻射室,燃燒室側(cè)面呈切圓布置有多個(gè)燃燒器,每個(gè)燃燒器均含有可切換的水煤漿及天然氣或燃油噴嘴,燃燒室及灰渣斗內(nèi)壁采用密度較輕的澆注料構(gòu)成多層復(fù)合式襯里,水煤漿、天然氣及燃油均能穩(wěn)定燃燒,燃燒效果好,爐效高,實(shí)現(xiàn)了一爐多用途,特別適合化工、石化行業(yè)應(yīng)用于煤代油改造,但是該種加熱爐并不能實(shí)現(xiàn)對(duì)低熱值燃料氣進(jìn)行穩(wěn)定燃燒。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種管式加熱爐低熱值燃料氣穩(wěn)定燃燒方法,解決石油化工企業(yè)在生產(chǎn)過程中,產(chǎn)生的低熱值氣體燃料合理有效利用問題,利用燃料氣在管式加熱爐對(duì)流段或者換熱器中加熱到較高溫度,同時(shí)提出利于低熱值燃料氣穩(wěn)定燃燒的多種組合方案,充分保證低熱值燃料氣在管式加熱爐內(nèi)高效穩(wěn)定燃燒。
[0013]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0014]一種管式加熱爐低熱值燃料氣穩(wěn)定燃燒方法,采用以下步驟:
[0015](I)在管式加熱爐對(duì)流段增加燃料氣低壓降預(yù)熱器,低熱值燃料氣首先經(jīng)燃料氣低壓降預(yù)熱器預(yù)熱至100-500°C,然后通入到管式加熱爐中;
[0016](2)采用高熱值燃料氣為輔助摻混燃料氣,通過輔助摻混燃料氣管路進(jìn)入管式加熱爐中;
[0017](3)采用常溫空氣為助燃空氣,不需要預(yù)熱,通過負(fù)壓抽吸或風(fēng)機(jī)送入管式加熱爐中;
[0018](4)輔助摻混燃料氣與低熱值燃料氣按體積比為1:40?1:70混合,控制管式加熱爐的溫度為700-900°C,管式加熱爐的輻射室頂部壓力為-100?OPa (g),進(jìn)行穩(wěn)定燃燒。
[0019]所述的管式加熱爐內(nèi)采用雙燃料燃燒器,可以同時(shí)進(jìn)兩種燃料氣和助燃空氣,兩種燃料氣分各路進(jìn)入,與助燃空氣實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散分級(jí)燃燒,均化爐內(nèi)溫度場,實(shí)現(xiàn)低氮氧化物的環(huán)保燃燒,避免生成高溫氮氧化物。
[0020]所述的燃料氣低壓降預(yù)熱器可以采用擾流子換熱器或者管式換熱器或者板式換熱器,該燃料氣低壓降預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)形式簡單,制造安裝方便,傳熱效率高,安全可靠,可以在壓降較低的情況下,高效的將低熱值燃料氣預(yù)熱到所需的最佳工藝溫度。
[0021]在燃料氣壓力較低時(shí),輸送低熱值燃料氣的主燃料氣管路上還可以增設(shè)風(fēng)機(jī)。
[0022]該方法還可以不加入輔助摻混燃料氣,低熱值燃料氣經(jīng)燃料氣低壓降預(yù)熱器預(yù)熱至100-500 °C,然后通入到管式加熱爐中與助燃空氣混合加熱。
[0023]該方法還可以不加入輔助摻混燃料氣,低熱值燃料氣及助燃空氣經(jīng)常規(guī)預(yù)熱器預(yù)熱至100-500°C,然后通入到管式加熱爐中進(jìn)行混合加熱。
[0024]該方法還可以不加入輔助摻混燃料氣,低熱值燃料氣經(jīng)常規(guī)預(yù)熱器預(yù)熱至100-3000C,再經(jīng)燃料氣低壓降預(yù)熱器預(yù)熱至300-500°C,然后通入到管式加熱爐中與助燃空氣混合加熱。
[0025]所述的低熱值燃料氣包括常溫的靈活焦化氣,脫附氣或煤氣。
[0026]所述的輔助摻混燃料氣包括常溫的煉廠氣、天然氣或液化石油氣,輔助摻混燃料氣本身壓力較高,在常溫狀況下經(jīng)過減壓后,通過輔助摻混燃料氣管路進(jìn)入雙燃料燃燒器。
[0027]燃料氣預(yù)熱是低熱值燃料氣穩(wěn)定燃燒的一個(gè)重要方案,可以節(jié)省高熱值利用價(jià)值大的煉廠氣,節(jié)省空氣預(yù)熱的一次投資和運(yùn)行成本,充分保證低熱值燃料氣充分穩(wěn)定燃燒,同時(shí)多種組合方案提出了更多的優(yōu)化選擇,可以根據(jù)石油化工企業(yè)的實(shí)際,擇優(yōu)選擇。
[0028]本發(fā)明通過對(duì)目前石油化工管式加熱爐進(jìn)料流程進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),新增燃料氣低壓降預(yù)熱器,在壓降較低的情況下,快速將低熱值燃料氣預(yù)熱到穩(wěn)定燃燒所需的工藝溫度,與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0029](I)低熱值燃料氣預(yù)熱后可以實(shí)現(xiàn)低熱值燃料氣的穩(wěn)定燃燒,從而可以減小或者取消輔助燃料氣,大大節(jié)省了熱值高利用價(jià)值大的燃料氣,同時(shí)提高了產(chǎn)生低熱值燃料氣裝置的整體效率;
[0030](2)低熱值燃料氣預(yù)熱后,可以取消空氣預(yù)熱器和引風(fēng)機(jī),由于空氣預(yù)熱器尺寸較大,一次投資高,因此節(jié)省一次投資和后續(xù)運(yùn)行費(fèi)用;
[0031](3)低熱值燃料氣預(yù)熱到最佳工藝溫度,燃燒強(qiáng)度高,能量利用率高,可以節(jié)約燃料;
[0032](4)本發(fā)明提出了與低熱值燃料氣預(yù)熱相關(guān)的多個(gè)組合工藝,可用性強(qiáng),相互補(bǔ)充完善,可以充分保證整個(gè)方案的安全可靠;
[0033](5)本發(fā)明工藝流程簡單,投資費(fèi)用較低,可以保證整體流程設(shè)備長周期運(yùn)行。
【附圖說明】
[0034]圖1為實(shí)施例1中本工藝的示意圖;
[0035]圖2
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